多用途载人航天器时间触发系统的容错和柔性调度方法研究

A fault tolerance and flexible time triggered data bus scheduling method is proposed by this project, and consistency strategy behavior problem of the multi agent system is also discussed as main topic. In this project, several problems are to be resolved, including multi-agent coordination control, flexible scheduling, and formal method etc. Semi physical simulation test will be implemented to archive the goal. Through the research of this project, not only can provide a new method of class time triggered distributed iterative learning flexible scheduling and system, but also raise the accumulation of our aerospace field of technology in the fields of time contact theory and technology. This project is with important value of science and engineering.

本项目针对下一代多用途载人航天器的飞控数据综合管理系统，研究基于时间触发数据总线的系统级容错与柔性调度关键方法，并基于此探讨多智能体系统的时间及策略行为一致性问题。主要研究内容包括：基于多智能体的系统级柔性调度方法，基于时间触发的系统一致性行为策略分析，有限时间故障容错与分布式迭代学习方法和基于形式化技术的系统功能验证方法等。本项目将延续之前对时间触发及形式化技术的理论基础，从多智能体系统协调和任务调度控制为研究切入点，通过理论分析、算法设计和仿真试验的方法达到最终要求目标。通过本项目的研究，不仅能能够提供新的时间触发柔性调度及系统级分布式迭代学习方法，而且能为我国下一代多用途载人航天器提供新型数据总线的理论基础，提高我国航空航天领域在时间触发技术领域的理论和技术积累，具有重要的科学与工程价值。

本研究首先调研了TTP/C，FlexRay，ARINC659以及TTE四种候选的时间触发总线协议，通过比较各个协议的特点，最终确定选用TTE协议为最佳方案。针对TTE，本项目对其关键技术进行了详细的摸索研究，掌握了TTE协议的设计方法，同时通过构建仿真环境，对TTE的各个指标进行了仿真验证，结果显示，各项指标满足设计所需。另外，基于航天应用的特点，提出了包括柔性调度、同步/断点接续、系统容错和自适应网络构建方法等创新设计。.在完成理论性研究成果的同时，针对后续载人XX/XX探测任务和高动态大过载飞行任务，对其中的部分关键技术进行了初步论证和分析，给出了研究成果对于未来大型复杂XX航天器XX系统的应用前景。使用通用化航电计算机，以降低系统重量、功耗优势；使用时间触发技术以获得全局时统、自动高频采样、容错数据交换和高安全数据传递能力；使用基于高性能计算机的分时分区柔性调度策略，以获得短期高性能/并行控制计算能力，提高系统计算资源分配能力。.最终，针对新型基于时间触发的网络化航天电子系统的基本特点，对其未来在型号应用中的定位、必要性进行了分析，并与国外相关典型系统进行了指标对比。结果表明，基于本项目的研究成果，形成的工程化应用系统，相对于传统系统具备较大的性能指标优势，能够覆盖未来型号任务的难点需求，是未来型号技术发展方向的有利选择。